(57)【要約】【課題】１チャンネル出力のままで、フレームレートを向上できるようにする。【解決手段】第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂを有するＣＣＤ固体撮像装置１０Ａにおいて、例えば第２水平転送部１６Ｂの出力側に連続して補助転送部１７を設けるとともに、第１水平転送部１６Ａおよび補助転送部１７の各転送先の端部に単一の出力部（電荷電圧変換部１８および出力回路１９）を設けて１チャンネル出力とすることで、フレームレートの向上を図る。【選択図】図１
2010050583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置された複数の画素と、
第１画素群の画素から読み出された信号電荷と第２画素群の画素から読み出された信号電荷とを逆方向に転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部の一方の転送先側に設けられた第１水平転送部と、
前記垂直転送部の他方の転送先側に設けられた第２水平転送部と、
前記第１，第２水平転送部の少なくとも一方の出力側に連続して設けられ、当該一方から出力される信号電荷を前記垂直転送部の少なくとも一方の転送方向に転送する補助転送部と、
前記第１，第２水平転送部の一方から直接供給され、他方から前記補助転送部を経由して供給される信号電荷、または前記第１，第２水平転送部の両方から前記補助転送部を経由して供給される信号電荷に応じた電気信号を出力する単一の出力部と
を備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記出力部は、前記第１，第２水平転送部の一方の出力側に連続して設けられ、
前記補助転送部は、前記第１，第２水平転送部の他方の出力側と前記出力部との間に設けられている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記補助転送部の転送段数は、前記第１，第２水平転送部の転送段数と同一である
請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記補助転送部は、前記垂直転送部から前記第１，第２水平転送部の一方に転送された１ライン分の信号電荷を保持する
請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記出力部は、前記第１水平転送部と前記第２水平転送部との中間位置に設けられ、
前記補助転送部は、前記第１水平転送部の出力側と前記出力部との間に設けられた第１補助転送部と、前記第２水平転送部の出力側と前記出力部との間に設けられた第２補助転送部とからなる
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１，第２水平転送部の転送段数は、前記撮像部のライン数の１／２である
請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
第１画素群の画素から読み出された信号電荷と第２画素群の画素から読み出された信号電荷とを垂直転送部によって逆方向に転送し、
前記垂直転送部によって逆方向に転送した信号電荷をそれぞれ第１，第２水平転送部によって別々に転送し、
前記第１，第２水平転送部の少なくとも一方から出力される信号電荷を、当該少なくとも一方の出力側に連続して設けられた補助転送部によって前記垂直転送部の少なくとも一方の転送方向に転送し、
前記第１，第２水平転送部の一方から直接供給され、他方から前記補助転送部を経由して供給される信号電荷、または前記第１，第２水平転送部の両方から前記補助転送部を経由して供給される信号電荷に応じた電気信号を単一の出力部を経由して出力する
固体撮像装置の駆動方法。
【請求項８】
行列状に配置された複数の画素と、
第１画素群の画素から読み出された信号電荷と第２画素群の画素から読み出された信号電荷とを逆方向に転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部の一方の転送先側に設けられた第１水平転送部と、
前記垂直転送部の他方の転送先側に設けられた第２水平転送部と、
前記第１，第２水平転送部の少なくとも一方の出力側に連続して設けられ、当該一方から出力される信号電荷を前記垂直転送部の少なくとも一方の転送方向に転送する補助転送部と、
前記第１，第２水平転送部の一方から直接供給され、他方から前記補助転送部を経由して供給される信号電荷、または前記第１，第２水平転送部の両方から前記補助転送部を経由して供給される信号電荷に応じた電気信号を出力する単一の出力部と
を備える固体撮像装置を用いた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置に関し、特にＣＣＤ(Charge Coupled Device)固体撮像装置に代表される電荷転送型固体撮像装置、当該固体撮像装置の駆動方法および当該固体撮像装置を用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電荷転送型固体撮像装置、例えばＣＣＤ固体撮像装置の信号電荷の転送方法としては、垂直１方向に転送した後水平１方向に転送を行い、１つの出力回路から信号電荷に応じた電気信号を出力するのが一般的である。
【０００３】
この転送方法を採った場合、垂直転送１ライン（行）毎に水平転送を行う動作を垂直ライン数分だけ繰り返すことで、１画面分の出力が得られることになる。したがって、多画素化に伴ってライン数が増えると、水平転送に比べて時間を要する垂直転送の回数が増える。すると、１枚の画像を出力するために必要な時間が増えるために、最終的にフレームレートが低下する。
【０００４】
フレームレートを改善（向上）する方法としては、水平転送部および出力回路を複数系統有し、これら複数系統間で水平転送および出力を並行して行う、いわゆる多チャンネル出力方式等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１０３４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、多チャンネル出力方式を採ると、複数系統の出力回路が独立になることで、チャンネル間の特性バラツキなどが生じ、画質に悪影響を及ぼす場合がある。特性バラツキとしては、信号電荷を信号電圧に変換する電荷電圧変換部や出力回路等のアナログ回路部分の特性バラツキが挙げられる。また、チャンネル数分だけ出力回路等が必要になるために、チップ面積が増大するとともに、端子数の増加も避けられない。
【０００７】
そこで、本発明は、１チャンネル出力のままで、フレームレートを向上させることが可能な固体撮像装置、当該固体撮像装置の駆動方法および当該固体撮像装置を用いた撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、
行列状に配置された複数の画素と、第１画素群の画素から読み出された信号電荷と第２画素群の画素から読み出された信号電荷とを逆方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部の一方の転送先側に設けられた第１水平転送部と、前記垂直転送部の他方の転送先側に設けられた第２水平転送部とを備える固体撮像装置において、
前記第１，第２水平転送部に対して単一の出力部を共通に設けるとともに、
前記第１，第２水平転送部の少なくとも一方の出力側に連続して、当該一方から出力される信号電荷を前記垂直転送部の少なくとも一方の転送方向に転送する補助転送部を設ける。
そして、前記第１，第２水平転送部の一方から直接供給され、他方から前記補助転送部を経由して供給される信号電荷、または前記第１，第２水平転送部の両方から前記補助転送部を経由して供給される信号電荷を、単一の出力部で電気信号に変換して出力するようにする。
【０００９】
上記構成の固体撮像装置において、行列状に配置された複数の画素を、第１，第２画素群の各画素に分ける。そして、両画素群の画素から読み出された信号電荷を垂直転送部によって互いに逆方向に転送し、さらに第１，第２水平転送部によって別々に転送することでフレームレートを向上できる。また、第１，第２水平転送部の少なくとも一方の出力側に連続して設けた補助転送部によって第１，第２水平転送部の少なくとも一方から出力される信号電荷を単一の出力部に導くことで、当該出力部を多チャンネル間で共有できる。すなわち、１チャンネル出力のままで、フレームレートの向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、多チャンネルの水平転送部間で出力部を共有できるために、チップ面積の増大や端子数の増加を招くことなく、１チャンネル出力のままで、フレームレートの向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する各実施形態では、固体撮像装置として、例えばインターライン転送（ＩＴ）方式のＣＣＤ固体撮像装置に適用した場合を例に挙げて説明するものとする。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置を示す概略構成図である。図１において、撮像部１１は、行列状に２次元配置された複数のセンサ部（画素）１２と、これらセンサ部１２に隣接して設けられた読出しゲート部１３と、行列状の画素配列に対して画素列ごとに設けられたＣＣＤからなる垂直転送部１４とから構成されている。
【００１３】
この撮像部１１において、１つのセンサ部１２、これに隣接した読出しゲート部１３および１つのセンサ部１２に対応した垂直転送部１４のパケットからなる１単位が単位セル１５となる。ここで、垂直転送部１４のパケットとは、垂直転送部１４において１画素分の信号電荷を扱う単位を言う。そして、このパケットが連続して連なることで垂直転送部１４の転送チャネルが形成される。
【００１４】
センサ部１２は、例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなり、入射光をその輝度レベルに応じた電荷量の信号電荷に光電変換して蓄積する。読出しゲート部１３は、読出しパルスφＲＯＰが印加されることにより、センサ部１２に蓄積された信号電荷を垂直転送部１４へ読み出す。
【００１５】
垂直転送部１４は、多相の垂直転送パルス、例えば４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４によって転送駆動される。垂直転送パルスの相数は４相に限られるものではない。この垂直転送部１４は、第１画素群のセンサ部１２から読み出された信号電荷と第２画素群のセンサ部１２から読み出された信号電荷とを逆方向に転送するように、垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４によって駆動される。
【００１６】
具体的には、垂直転送部１４は、センサ部１２から読み出された信号電荷を、撮像部１１の図の下側半分の画素群の各センサ部１２の信号電荷については図の下方向に、上側半分の画素群の各センサ部１２の信号電荷については図の上方向に転送する。この垂直方向の転送に当たっては、水平ブランキング期間にて１走査線（１ライン）に相当する部分ずつ順に行われる。ここに、垂直方向とは、画素列の画素の配列方向を言う。
【００１７】
ここで、垂直転送部１４において、パケットが連なってなる転送チャネルの上方には、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４に対応した４つの転送電極が転送方向に繰り返して配置されている。そして、例えば１相目と３相目に対応する各転送電極が、読出しゲート部１３のゲート電極を兼ねている。
【００１８】
このことから、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４のうち、１相目と３相目の垂直転送パルスφＶ１，φＶ３が低レベル、中間レベルおよび高レベルの３値をとる。そして、その３値目の高レベルのパルスが読出しゲート部１３に印加される読出しパルスφＲＯＰとして用いられる。
【００１９】
すなわち、１相目と３相目の垂直転送パルスφＶ１，φＶ３の３値目の読出しパルスφＲＯＰが１相目と３相目に対応する各転送電極（読出しゲート部１３のゲート電極）に印加される。これにより、センサ部１２に蓄積された信号電荷が垂直転送部１４に読み出される。
【００２０】
２相目と４相目の垂直転送パルスφＶ２，φＶ３は、低レベルと中間レベルの２値をとる。そして、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４が低レベルと中間レベルとの間で周期的に遷移することで垂直転送部１４の転送駆動が行われ、センサ部１２から読み出された信号電荷が当該垂直転送部１４によって垂直転送される。
【００２１】
垂直転送部１４の一方（下方）の転送先側には、ＣＣＤからなる第１水平転送部１６Ａが、画素行の画素の配列方向に沿って設けられている。この第１水平転送部１６Ａには、垂直転送部１４による図の下方向への転送動作により、撮像部１１の下側半分の画素群の各センサ部１２の信号電荷がライン毎に順に垂直−水平転送（以下、「ＶＨ転送」と記述する）される。
【００２２】
垂直転送部１４の他方（上方）の転送先側には、ＣＣＤからなる第２水平転送部１６Ｂが、画素行の画素の配列方向に沿って設けられている。この第２水平転送部１６Ｂには、垂直転送部１４による図の上方向への転送動作により、撮像部１１の上側半分の画素群の各センサ部１２の信号電荷がライン毎に順にＶＨ転送される。
【００２３】
水平転送部１６Ａ，１６Ｂは、例えば２相の水平転送パルスφＨ１，φＨ２によって転送駆動される。そして、この転送駆動により、水平転送部１６Ａ，１６Ｂは、複数本の垂直転送部１４からＶＨ転送される１ライン分の信号電荷を、水平ブランキング期間後の水平走査期間にて順次水平方向（本例では、図の左方向）に転送する。ここに、水平方向とは、画素行の画素の配列方向を言う。
【００２４】
第２水平転送部１６Ｂの転送先側（出力側）には、当該水平転送部１６Ｂに連続してＣＣＤからなる補助転送部１７が設けられている。ここに、「連続して」とは、第２水平転送部１６Ｂによって転送された信号電荷を、補助転送部１７がそのまま引き続いて転送できる状態のことを言う。
【００２５】
補助転送部１７は、撮像部１１の図の左側に垂直方向に沿って設けられており、水平転送部１６Ｂから出力（転送）される信号電荷を図の下方向（垂直方向）に転送する。この補助転送部１７は、第２水平転送部１６Ｂから出力される信号電荷を保持するバッファの役目を持つ。
【００２６】
補助転送部１７の転送段数については、好ましくは水平転送部１６Ｂの転送段数と同じに設定する。なお、補助転送部１７の転送段数を水平転送部１６Ｂの転送段数と必ずしも同一にする必要はない。ただし、補助転送部１７の転送段数を水平転送部１６Ｂの転送段数と同一に設定することで、補助転送部１７に１ライン分の信号電荷を保持できる（ラインバッファ）。また、補助転送部１７を水平転送部１６Ａ，１６Ｂと同じ水平転送パルスφＨ１，φＨ２によって転送駆動することができる。
【００２７】
第１水平転送部１６Ａおよび補助転送部１７の各転送先側の端部には、例えばフローティング・ディフュージョン・アンプ構成の電荷電圧変換部１８が両転送部１６Ａ，１７に対して設けられている。この電荷電圧変換部１８は、第１水平転送部１６Ａおよび補助転送部１７によって転送される信号電荷を順次信号電圧に変換して出力する。この信号電圧は、例えばソースフォロア回路からなる出力回路１９を介して出力される。
【００２８】
上述したセンサ部１２、読出しゲート部１３、垂直転送部１４、第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂ、補助転送部１７、電荷電圧変換部１８および出力回路１９等の構成要素は、半導体基板（以下、「チップ」と記述する場合もある）２０上に形成されている。そして、出力回路１９の出力信号は、被写体を経て撮像部１１に入射し、センサ部１２でその輝度レベルに応じて光電変換されて得られる撮像信号ＯＵＴとして、端子２１を介してチップ２０外へ出力される。
【００２９】
以上により、第１実施形態に係るインターライン転送方式のＣＣＤ固体撮像装置１０Ａが構成される。このＣＣＤ固体撮像装置１０Ａにおいて、電荷電圧変換部１８と出力回路１９とは、信号電荷に応じた電気信号を出力する単一の出力部を構成している。ここで、出力回路１９については、半導体基板２０外に設ける構成を採ることも可能である。
【００３０】
なお、本実施形態では、第２水平転送部１６Ｂに連続して補助転送部１７を設けるとしたが、第１水平転送部１６Ａに連続して補助転送部１７を設けるようにすることも可能である。
【００３１】
続いて、上記構成の第１実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１０Ａにおける垂直転送、水平転送および信号出力の一連の動作について、図２の動作説明図を用いて説明する。
【００３２】
撮像部１１の各センサ部１２から読み出された信号電荷は、垂直転送部１４による転送動作により、撮像部１１の下側半分の信号電荷については図の下方向に垂直転送され、上側半分の信号電荷については図の上方向に垂直転送される（図中、矢印Ａの転送動作）。
【００３３】
このとき、垂直転送部１４から第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂに対して、信号電荷が１ライン分ずつ同時にＶＨ転送される。すなわち、垂直転送部１４から１度に２ライン分の信号電荷のＶＨ転送が行われることになる。したがって、１度に１ライン分ずつ信号電荷のＶＨ転送が行われる場合に比べて、水平ブランキング期間の時間削減が可能になる（その詳細については後述する）。
【００３４】
次に、第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂによる転送動作により、２ライン分の信号電荷が同一方向（本例では、図の左方向）へ転送される（図中、矢印Ｂの転送動作）。この水平転送動作により、先ず、第１水平転送部１６Ａによって転送された信号電荷が順に電荷電圧変換部１８で信号電圧に変換されて出力される（図中、矢印Ｃの出力動作）。
【００３５】
一方、第２水平転送部１６Ｂによって転送された信号電荷については、当該水平転送部１６Ｂに連続する補助転送部１７に転送動作が受け継がれ、当該補助転送部１７による転送動作によって図の下方向に転送される（図中、矢印Ｄの転送動作）。このときの転送動作は、第２水平転送部１６Ｂによる水平転送動作の一環となる。
【００３６】
この矢印Ｄの転送動作により、第１水平転送部１６Ａによって水平転送された１ライン分の信号電荷の信号電圧への変換が完了するまでの間、第２水平転送部１６Ｂによって水平転送された１ライン分の信号電荷が補助転送部１７で待機したことになる。
【００３７】
そして、第１水平転送部１６Ａ側の電荷−電圧変換が完了すると、引き続いて、第２水平転送部１６Ｂ側の１ライン分の信号電荷が順に電荷電圧変換部１８で信号電圧に変換されて出力される（図中、矢印Ｅの出力動作）。
【００３８】
上述した垂直転送（ＶＨ転送）、水平転送および信号出力の一連の動作が、撮像部１１のすべてのライン（画素行）に対して繰り返して実行されることで、１画面分の撮像信号ＯＵＴが端子２１から１チャンネル出力として導出される。ただし、上述した一連の動作から明らかなように、１チャンネル出力の各ラインの順番は、撮像部１１のラインの配列順に対応していない。したがって、後段の信号処理部において、ラインの順番の入れ替えが電気的に行われることになる。
【００３９】
（フレームレートの向上について）
続いて、第１実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１０Ａにおける垂直転送動作によってフレームレートが向上する理由について説明する。
【００４０】
＜水平転送部が１系統の場合＞
先ず、水平転送部が１系統（１チャンネル）の場合について説明する。図４に示すタイミングチャートから明らかなように、水平転送部が１系統の場合、１ラインの信号電荷を転送する１水平期間（１Ｈ）のうち、ＶＨ転送に要する時間（水平ブランキング期間）の割合が大きい。
【００４１】
ここで、図３に示すように、水平転送部の転送段数（ビット数）をＢ、１画面のフィールド数をｎ、垂直転送部の転送段数（ライン数）をｍ、垂直ブランキング期間のビット数をＶｂ、水平ブランキング期間のビット数をＨｂとする。このとき、１フレーム当たりのビット数（ｂｉｔ／ｆｒａｍｅ）は、
ｂｉｔ／ｆｒａｍｅ
＝[{(Ｂ＋Ｈｂ）×ｍ}＋Ｖｂ]×ｎ            ……（１）
なる式で与えられる。
【００４２】
＜水平転送部が２系統の場合＞
次に、水平転送部が２系統の場合、即ち第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂを有する第１実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１０Ａの場合について説明する。
【００４３】
図６に示すタイミングチャートから明らかなように、２系統の水平転送部１６Ａ，１６Ｂを有する場合は、これら水平転送部１６Ａ，１６Ｂに対して同時にＶＨ転送を行うことで、１フィールド期間における水平ブランキング期間の全時間が半分になる。すなわち、１度に２ライン分の信号電荷をＶＨ転送することで、当該ＶＨ転送での転送時間を削減できた分だけフレームレートを向上できる。
【００４４】
ここで、図５に示すように、１ライン分の信号電荷を保持できる、ラインバッファの役目を持つ補助転送部１７の転送段数（ビット数）Ｃを、水平転送部１６Ａ，１６Ｂの転送段数（ビット数）Ｂと同じとする。このとき、１フレーム当たりのビット数（ｂｉｔ／ｆｒａｍｅ）は、
ｂｉｔ／ｆｒａｍｅ
＝[{(２Ｂ＋Ｈｂ）×ｍ／２}＋Ｖｂ]×ｎ      ……（２）
なる式で与えられる。
【００４５】
上述したように、例えば、第２水平転送部１６Ｂの出力側に連続して補助転送部１７を設け、第１水平転送部１６Ａと補助転送部１７の各転送先の端部に出力部（１８，１９）を設けることで、当該出力部を第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂ間で共有できる。その結果、チップ面積の増大や端子数の増加を招くことなく、１チャンネル出力のままで、フレームレートの向上を図ることができる。
【００４６】
［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置を示す概略構成図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を付して示している。
【００４７】
第１実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１０Ａでは、第２水平転送部１６Ｂ（または、第２水平転送部１６Ａ）の出力側に補助転送部１７を設けた構成を採っていた。これに対して、本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１０Ｂでは、第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂの両方の出力側に補助転送部１７Ａ，１７Ｂを設けた構成を採っている。
【００４８】
本実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１０Ｂは、第１実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１０Ａとは補助転送部１７Ａ，１７Ｂの構成が異なるのみで、それ以外の構成について基本的に同じである。したがって、補助転送部１７Ａ，１７Ｂ以外の構成要素については重複するのでその説明を省略する。
【００４９】
補助転送部１７Ａは、第１水平転送部１６Ａの転送先側（出力側）に連続し、かつ、撮像部１１の図の左側に垂直方向に沿って設けられている。この補助転送部１７Ａは、第１水平転送部１６Ａから転送される信号電荷を図の上方向に転送し、撮像部１１の垂直方向の中間位置に設けられた電荷電圧変換部１８へ導く。
【００５０】
補助転送部１７Ｂは、第２水平転送部１６Ｂの転送先側に連続し、かつ、撮像部１１の図の左側に垂直方向に沿って設けられている。この補助転送部１７Ｂは、好ましくは補助転送部１７Ａと同じ転送段数を有し、第２水平転送部１６Ｂから転送される信号電荷を図の下方向に転送して電荷電圧変換部１８へ導く。ここで、補助転送部１７Ａ，１７Ｂの転送段数については、好ましくは撮像部１１のライン数ｍの１／２に設定する。ただし、これは一例であって、これに限られるものではない。
【００５１】
補助転送部１７Ａ，１７Ｂは、第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂと同じ水平転送パルスφＨ１，φＨ２によって転送駆動される。このとき、水平転送部１６Ａと補助転送部１７Ａの組の転送動作と、水平転送部１６Ｂと補助転送部１７Ｂの組の転送動作とは、その転送動作の停止タイミングや開始タイミングを自在に制御できるようになっている。
【００５２】
続いて、上記構成の第２実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置１０Ｂにおける垂直転送、水平転送および信号出力の一連の動作について、図８の動作説明図を用いて説明する。
【００５３】
撮像部１１の各センサ部１２から読み出された信号電荷は、垂直転送部１４による転送動作により、撮像部１１の下側半分の信号電荷については図の下方向に垂直転送され、上側半分の信号電荷については図の上方向に垂直転送される（図中、矢印Ａの転送動作）。
【００５４】
このとき、垂直転送部１４から第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂに対して、信号電荷が１ライン分ずつ同時にＶＨ転送される。すなわち、垂直転送部１４から１度に２ライン分の信号電荷のＶＨ転送が行われることになる。したがって、１度に１ライン分ずつ信号電荷のＶＨ転送が行われる場合に比べて、水平ブランキング期間の時間削減が可能になる。
【００５５】
次に、第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂによる転送動作により、２ライン分の信号電荷が同一方向（本例では、図の左方向）へ転送される（図中、矢印Ｂの転送動作）。このとき同時に、補助転送部１７Ａ，１７Ｂも第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂに同期して転送動作を行う（図中、矢印Ｃの転送動作）。
【００５６】
そして、先頭の信号電荷が補助転送部１７Ａ，１７Ｂの出力段に達したタイミングで一方の系統の転送動作を停止する。例えば、第２水平転送部１６Ｂおよび補助転送部１７Ｂの転送動作を停止する。このとき、第１水平転送部１６Ａおよび補助転送部１７Ａによって転送される１ライン分の信号電荷について順に電荷電圧変換部１８で信号電圧に変換されて出力される（図中、矢印Ｄの出力動作）。
【００５７】
第１水平転送部１６Ａおよび補助転送部１７Ａ側の信号電荷の信号電圧への変換が終了すると、それまで停止していた第２水平転送部１６Ｂおよび補助転送部１７Ｂの転送動作を再開する。これにより引き続いて、第２水平転送部１６Ｂおよび補助転送部１７Ｂによって転送される１ライン分の信号電荷について順に電荷電圧変換部１８で信号電圧に変換されて出力される（図中、矢印Ｄの出力動作）。
【００５８】
上述した垂直転送（ＶＨ転送）、水平転送および信号出力の一連の動作が、撮像部１１のすべてのラインに対して繰り返して実行されることで、１画面分の撮像信号ＯＵＴが端子２１から１チャンネル出力として導出される。また、第１実施形態でも述べたように、１チャンネル出力の各ラインの順番は、撮像部１１のラインの配列順に対応していないために、後段の信号処理部において、ラインの順番の入れ替えが電気的に行われる。
【００５９】
（フレームレートの向上について）
図１０のタイミングチャートに示すように、第２実施形態の場合、第１実施形態の場合に比べて補助転送部１７Ａ，１７Ｂの転送段数分の転送時間だけ信号電荷の転送に要する時間が増加する。ただし、補助転送部１７Ａ，１７Ｂに起因して増加する時間が、１度に２ライン分の信号電荷のＶＨ転送を行なうことで、削減可能な水平ブランキング期間よりも少ないデバイス、即ち画素数の比較的少ないデバイスにおいてはフレームレートの向上を図ることができる。
【００６０】
ここで、図９に示すように、補助転送部１７Ａ，１７Ｂの転送段数（ビット数）Ｄをｍ／２（ｍ：ライン数）とする。このとき、１フレーム当たりのビット数（ｂｉｔ／ｆｒａｍｅ）は、
ｂｉｔ／ｆｒａｍｅ
＝[{(２Ｂ＋Ｈｂ＋Ｄ）×ｍ／２}＋Ｖｂ]×ｎ  ……（３）
なる式で与えられる。すなわち、上述したように、第２実施形態の場合、第１実施形態の場合に比べて補助転送部１７Ａ，１７Ｂの転送段数Ｄに相当する分だけ１フレーム当たりのビット数（ｂｉｔ／ｆｒａｍｅ）が増加する。
【００６１】
ここで、第２実施形態の構成を採る場合、水平転送部が１系統の場合よりもフレームレートを向上できるための条件は次の通りである。式（３）＜式（１）から、{(２Ｂ＋Ｈｂ＋Ｄ）×ｍ／２}＜{(Ｂ＋Ｈｂ）×ｍ}、即ちＤ＜Ｈｂなる条件を満足すれば良い。つまり、Ｄ＜Ｈｂなる条件を満たす関係、即ち水平ブランキング期間（ビット数）Ｈｂが補助転送部１７Ａ，１７Ｂの転送段数（ビット数）Ｄよりも大きい関係にあれば、フレームレートを向上できる。
【００６２】
上述したように、第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂとの中間位置に出力部（１８，１９）を設け、当該出力部と両水平転送部１６Ａ，１６Ｂとの間に補助転送部１７Ａ，１７Ｂを設けることで、単一の出力部を水平転送部１６Ａ，１６Ｂ間で共有できる。その結果、チップ面積の増大や端子数の増加を招くことなく、１チャンネル出力のままで、フレームレートの向上を図ることができる。
【００６３】
［変形例］
上記各実施形態では、１本の垂直転送部１４を二分して信号電荷を逆方向に転送するとしたが、転送方向が逆の２本の転送部を単位として各画素列の垂直転送部１４を構成し、各転送部によって信号電荷を上下逆方向に転送することも可能である。この場合は、例えば、奇数行の画素群と偶数行の画素群とに分けて、各画素群の信号電荷をそれぞれ上下逆方向に転送するようにする構成を採ることも可能である。
【００６４】
また、上記各実施形態では、第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂをそれぞれ１本の転送部によって構成した場合を例に挙げて説明したが、第１，第２水平転送部１６Ａ，１６Ｂの少なくとも一方を複数本の転送部によって構成することも可能である。補助転送部１７が設けられる側を複数本の転送部によって構成した場合、補助転送部１７についても同じ本数の転送部によって構成するようにすればよい。
【００６５】
本発明は、ＣＣＤ固体撮像装置への適用に限られるものではなく、水平転送部を複数系統有する固体撮像装置全般に適用可能である。なお、固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
【００６６】
また、本発明は、固体撮像装置への適用に限られるものではなく、当該固体撮像装置を撮像デバイスとして用いる撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機などの撮像機能を有する電子機器のことを言う。なお、電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
【００６７】
［撮像装置］
図１１は、本発明に係る撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。図１１に示すように、本発明に係る撮像装置１００は、レンズ群１０１等を含む光学系、撮像素子１０２、カメラ信号処理回路であるＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、操作系１０７および電源系１０８等を有している。そして、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、操作系１０７および電源系１０８がバスライン１０９を介して相互に接続された構成となっている。
【００６８】
レンズ群１０１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像素子１０２の撮像面上に結像する。撮像素子１０２は、レンズ群１０１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。この撮像素子１０２として、先述した第１，第２実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置が用いられる。
【００６９】
表示装置１０５は、液晶表示装置や有機ＥＬ(electro luminescence)表示装置等のパネル型表示装置からなり、撮像素子１０２で撮像された動画または静止画を表示する。記録装置１０６は、撮像素子１０２で撮像された動画または静止画を、ビデオテープやＤＶＤ(Digital Versatile Disk)等の記録媒体に記録する。
【００７０】
操作系１０７は、ユーザによる操作の下に、本撮像装置が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源系１０８は、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６および操作系１０７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置における垂直転送、水平転送および信号出力の一連の動作についての動作説明図である。
【図３】水平転送部が１系統の場合のフレームレートについての説明図である。
【図４】水平転送部が１系統の場合のフレームレートの説明に供するタイミングチャートである。
【図５】第１実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の場合のフレームレートについての説明図である。
【図６】第１実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の場合のフレームレートの説明に供するタイミングチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置を示す概略構成図である。
【図８】第２実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置における垂直転送、水平転送および信号出力の一連の動作についての動作説明図である。
【図９】第２実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の場合のフレームレートについての説明図である。
【図１０】第２実施形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の場合のフレームレートの説明に供するタイミングチャートである。
【図１１】本発明に係る撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０Ａ，１０Ｂ…ＣＣＤ固体撮像装置、１１…撮像部、１２…センサ部、１３…読出しゲート部、１４…垂直転送部、１５…単位セル、１６Ａ…第１水平転送部、１６Ｂ…第２水平転送部、１７，１７Ａ，１７Ｂ…補助転送部、１８…電荷電圧変換部、１９…出力回路、２０…半導体基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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